专利名称：一种具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的制备方法，即采用纳米 SiO2和纳米Y2O3稳定&02为基体粉料，采用磷酸二氢镁及磷酸钠作为高温结合剂加入，混 合之后，经球磨、涂覆、烘干、烧结得到致密的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层。该技术 属于无机非金属材料技术领域。
背景技术：
具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层主要可以应用于高温发热体、石墨电极的保 护，航天和军事等方面。具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的应用可以满足太空中使用 的电源系统和返回式航天器的回收舱长期稳定高效工作的需要。太空中航天器的电源在为 整个系统的运行提供动力的同时绝大部分能源会变成热量，热量的过多积聚会导致整个系 统无法正常运行，采用热辐射形式散热则是高真空环境中唯一的途径。火箭升空穿越大气 层时以及返回式航天器的回收舱从天空穿越大气层返回地面时，由于与大气摩擦发热，其 外表温度高达1000°c以上，如果没有抗氧化和防热措施，航天器就会在空中烧毁或由于内 部过热而损坏。解决措施之一就是在航天器蒙皮表面上应用具有高红外辐射率的高温抗氧 化涂层，作为抗氧化涂层防止航天器被烧毁，同时作为辐射防热结构加强辐射，可达到散热 目的，而且这一层极薄的涂层材料的质量相比较厚的隔热材料要轻得多。美国NASA将具 有高红外辐射率的高温抗氧化涂料涂在镍基合金上进行抗热震性试验，准备用于航天飞机 上。同时具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层还可用于满足多种军用和民用设备的 抗氧化和高效热辐射需要，以提高各种设备对抗氧化和热辐射特性日益苛刻的技术要求。 比如应用于碳化硅、二硅化钼发热体、石墨电极上，不仅可以提高其在高温环境下的抗氧化 性能，还可以延长其使用寿命；应用于超高温窑炉的红外辐射节能涂料可以让热能以高效 热辐射的形式释放出来，提高其热效率，同时使产品受热更均勻，提高产品质量，达到高效 节能的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层制备方法，不仅可 以解决多种军用设备的抗氧化、散热和防热问题，还可以提高多种民用设备的抗氧化性能、 热效率和产品质量，达到高效节能减排的目的。本发明的目的是通过下述方案来达到的本发明的一种具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的制备方法，其特征在于该方 法包括如下工艺过程和步骤A.设定的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的原料成分，单位为纳米SiO25 15纳米Y2O3 稳定15 25
磷酸二氢镁10 20磷酸钠3 5去离子水35 55以上成分含量之和为100%B.用A中原料制备具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层，其工艺流程和步骤为按A配方配料一球磨1 3h—用喷涂或浸渍的方法均勻涂覆在SiC、石墨或碳基 复合材料上，厚度为0. 1 1mm — 60 100°C烘干一1400 1700°C烧结，烧结时间为1 3h，然后在炉内自然冷却至室温，在基体表面形成一层致密的玻璃态涂层。本方法制备的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层，其法向红外辐射率达到了 0. 90以上，使用温度可达1600°C以上，抗氧化效果明显，抗热震性能优异，不易脱落，具有 很高的利用价值。本发明的特点是1)新的涂层配方采用了纳米SiO2和纳米Y2O3稳定&02为基体 粉料，采用磷酸二氢镁及磷酸钠做高温结合剂，保证涂层致密，耐高温，抗氧化，同时还具有 高红外辐射率，且不易脱落。2)新的涂层制备工艺在超高温条件下烧结成致密的玻璃态 涂层，保证涂层在烧结温度以下具有良好的抗氧化效果。3)新的涂层用途不仅可以解决 多种军用设备的抗氧化、散热和防热问题，还可以提高多种民用设备的抗氧化性能、热效率 和产品质量，达到高效节能减排的目的。
具体实施例方式现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例1本实施例的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的制备方法，该方法包括如下工 艺过程和步骤A.设定的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的原料成分，单位为纳米SiO211纳米Y2O3 稳定22磷酸二氢镁14磷酸钠4去离子水49B.用A中原料制备具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层，其工艺流程和步骤为按A配方配料一球磨2h—浸渍的方法均勻涂覆在SiC基体材料上，厚度为 0. 5mm —80°C烘干一1600°C烧结，烧结时间为2h，然后在炉内自然冷却至室温，在基体表面 形成一层致密的玻璃态涂层。本实施例制备的样品经测试分析，室温下其1 22 μ m法向红外辐射率为0. 90， 3 5μ m法向红外辐射率为0. 88，8 14 μ m法向红外辐射率为0. 94。基材表面形成一层 致密的玻璃态抗氧化保护层，在1600°C下做烧蚀实验，有保护层的材料未出现烧蚀现象，而 无保护层的材料明显被烧蚀。涂层在室温至1200°C下急冷急热10次未出现明显裂纹和脱 落现象。
权利要求
一种具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的制备方法，其特征在于该方法包括如下工艺过程和步骤A.设定的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的原料成分，单位为wt％纳米SiO25～15纳米Y2O3稳定ZrO215～25磷酸二氢镁 10～20磷酸钠 3～5去离子水35～55以上成分含量之和为 100％B.制备涂层按步骤A配方配料→球磨1～3h→用喷涂或浸渍的方法均匀涂覆在SiC或石墨或碳基复合材料上，厚度为0.1～1mm→60～100℃烘干→1400～1700℃烧结，烧结时间为1～3h，然后在炉内自然冷却至室温，在基体表面形成一层致密的玻璃态具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层。
全文摘要
本发明涉及一种具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的制备方法，即采用纳米SiO2和纳米Y2O3稳定ZrO2为基体粉料，采用磷酸二氢镁及磷酸钠作为高温结合剂，混合之后，经球磨、涂覆、烘干、烧结得到致密的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层。该技术属于无机非金属材料技术领域。本发明制备的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层，全波段法向红外辐射率达到了0.90，使用温度高达1600℃，抗氧化效果明显，抗热震性能优异，不易脱落，可广泛用于近空间飞行器和高温发热体的抗氧化和辐射散热的需要，以及超高温窑炉的红外辐射节能涂料。
文档编号C03C17/22GK101891398SQ20101022785
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者倪亮, 张中伟, 甄强, 马杰 申请人:上海大学